山区公路设计的优化研究.doc

山区公路设计的优化研究摘要：当今公路交通运输飞速发展，公路设计的优化,能最大限度的节约工程投资，确保公路投资效益的充分发挥。关键词： 山区公路 设计优化abstract: at present, with the rapid development of highway transportation, highway design optimization can save the investment in conservation engineering furthest, and ensure the full exertion of the investment returns.key words: mountainous highway; design; optimization中图分类号：u412.36 文献标识码：a 文章编号：前言山区公路由于受地形、地质条件和工程投资的限制，对设计优化提出了要求。实际上，山区公路的设计的优化和确定的过程，也是山区公路部分设计指标的优化调整过程，在确定了山区干线公路的设计时速后，最大限度的节约工程投资，合理的优化有助于公路建设与环境保护的协调，提高公路建设的经济效益和社会效益，更好的体现公路建设资金“取之于民，用之于民”的宗旨。1. 山区公路选线优化山区干线公路的选线需结合山区的自然特征，在重视经济效益的同时，必须兼顾环境效益及社会效益，三者效益是相互联系又互为因果的。目前山区干线公路的选线方法包括：实地定线、航测定线、自动化选线(即三维数字地模模拟选线) 。公路大都是平、纵、横三向控制的主体线形，也只有使用匀顺的曲线和低缓的纵坡才更能吻合弯曲不平的地形和景观，使能组成三向协调流畅的线形及优美的三维空间外观，从而引导驾驶员有良好的视觉反应，可舒适安全地行车。2.山区公路平面、纵断面指标优化公路路线方案直接关系到整个路线的长度、位置、土石方工程量和对土地资源的占用情况，将对工程造价、自然环境和社会环境产生直接影响，因此公路路线设计的优化在整个公路设计优化中起着核心作用。一般来说，当路线走向方案确定后，对路线设计的优化就集中在公路的平、纵指标上了。2.1曲线、直线等平面线型指标对平面指标进行优化主要是对平曲线半径大小和缓和曲线长度进行合理的选择。对平曲线半径和缓和曲线的选择要根据现场地形和交点之间的距离来确定，一般最好的办法是外距控制法。交点位置确定后，外距的大小直接影响工程量的大小。在设计一条公路时，遇到一个偏角，可能会出现多种半径和缓和曲线的组合形式。例如三级公路一个偏角=201805，设计时可取r=370，ls1=ls2=0；r=200，ls1=ls2=35；r=140，ls1=ls2=25，三种组合形式都符合山岭重丘区三级公路技术指标要求，但我们最终选择r=200和ls1=ls2=35，主要是根据该交点所处地理位置的地形要求，因为该处外距为3.2米左右时工程量最小。可见，对公路路线平面指标的优化要反复比较，选择最佳。在对平面指标的优化上存在一个误区，有的技术人员根据公路路线设计规范jtg d20-2006（以下简称“规范”）中曲线间夹直线的有关规定，来选取平曲线和缓和曲线，导致了平曲线半径过大和缓和曲线过长或平曲线半径过小和缓和曲线过短。其实在大部分山区，如果完全按照规范的规定（当计算行车速度60km/h时，同向曲线间最小直线长度以不小于行车速度的6倍为宜；反向曲线间最小直线长度以不小于行车速度的2倍为宜。当计算行车速度40 km/h时，可参照上述规定执行）来执行，工程量是巨大的。这就要求我们根据公路的具体情况来考虑，如果是改建工程，可对规范规定的个别技术指标进行技术经济比较而做合理变动，合理变动的过程其实也就是设计中对技术指标优化的过程，对要求控制投资的公路改造工程，更要通过对平面指标进行优化而采用合理的技术指标。我们在具体的山区干线公路测设中，特别是利用老路路段，采用“以点定线”的方法处理，尽可能多的采集老路直线、曲线上的重要的要素点和控制点，在内业的平面指标调整时，通过调整路线的平面位置，优化选择平曲线半径，使得路线在满足技术标准要求的前提下，尽可能多的通过老路上采集的要素点和控制点或自己认为比较理想的点位，达到既科学，又经济合理的目的。2.2视距道路提供给驾驶人员的视野和视距是最重要的安全因素。良好的视距不仅能够判断道路的行车环境，决定正确的驾驶行为，而且决定了驾驶行为有效操作时间。设计中应该注意沿线视野和视距(平曲线处、竖曲线处、平竖曲线重叠处、桥头曲线、隧道洞口曲线、弯道内侧和挡墙曲线、弯桥内侧栏杆与栅栏、弯桥内侧各种建筑物)是否满足道路条件允许超速的情况下行车视距和行车净空的要求；双车道公路超车路段长度占路段总长度之比应该满足通行能力、通行舒适性、通行速度基本连续以及驾驶习惯要求；对于不能满足视距的地方必须设立交通标志或采取强制分道行驶或强制减速的措施。2.3 超高例如，左转弯平曲线，超高按规范选择设计，因行车速度超过其设计行车速度，行驶时产生离心力，使驾乘人员向外倾斜，难以保持平衡，在这种情况下，驾驶人员（尤其是小车的驾驶人员）为了保持平衡，在左转弯时，往往向内侧靠，超过路线中线，占领逆向车道，而造成重大交通事故，产生社会负效益。现有山区干线公路的部分翻车交通事故就是由于超速高而弯道超高相对不足而引起的。根据以上结论，在公路设计中，应根据前后线形状况，如纵坡大小，纵坡长度以及相邻的平曲线等，根据旧路通行的汽车车型调查情况，合理选择实际的计算行车速度，可以适当提高超高设计值。部分地区在进行公路提级改建设计时，结合当地的实际地形，将计算行车速度应比设计标准中的指标提高1020km/h，即山重区二级公路计算行车速度可以提高到5060km/h，山重区三级公路计算行车速度可以提高到4050 km/h，合理将各平曲线超高值增大一些，不设超高的平曲线半径增大，也取得了不错的效果。一般情况下，驾驶人员在转弯时，若没有特殊情况，一般行驶速度不会降低，所以，对半径不大的平曲线，适当加大超高值，利大于弊。2.4平纵组合行车安全性的大小与不同线型之间的组合是否协调有密切的关系。不良的线型组合往往是导致交通事故发生的主要原因，如在长直线上设置陡坡，当汽车在长直线上行驶时，司机容易高速驾驶汽车，汽车的行驶速度会远远高于设计车速，这样高的行车速度是极易造成道路交通事故的。短直线介于两个同向弯曲的圆曲线之间形成所谓的“断背”曲线，这种道路线型容易使驾驶员产生错觉，把线型看成是反向曲线，而发生操作错误，酿成事故。在直线路段的凹形纵断面路段上，驾驶员位于下坡看到对面的上坡段，容易产生错觉，把上坡的坡度看的比实际的坡度大，驾驶员就有可能采取加速以便冲上对面的上坡路段。同时，在下坡路段驾驶员看上坡车时，觉察不出自己是在下坡，因而可能发生交通事故。在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线底部插入急转弯的平曲线，前者因视线小于停车视距而导致急打方向盘。后者在超出汽车设计车速的地方仍然要急打方向盘，这些都容易引起交通事故的发生。在平曲线内若纵断面反复凹凸，就形成只能看见脚下和前面，而看不见中间凹陷的线型，而容易发生交通事故。转弯半径较小的平曲线与陡坡组合在一起时，则会使事故剧增。合成坡度应该注意不设计急弯和陡坡相重叠的线形；平竖曲线重叠时，平曲线应该稍长于竖曲线做到平包纵；凸形竖曲线顶部和凹形竖曲线底部不设计小半径平曲线，若接近极限值应考虑在小半径平曲线上设